记者昨日获悉，福建省农业科学院生物技术研究所作物分子设计育种科技创新团队联合中国农科院深圳农业基因组研究所、厦门大学和崖州湾国家实验室等单位，基于水稻超级泛基因组挖掘出了调控耐热和产量一因多效的新基因TTL1。
相关研究论文近日在植物学综合性学术期刊《植物学报》上在线发表。
全球温室效应导致的极端高温天气现象，给粮食安全和农业生产构成严重威胁。作为世界上最主要的粮食作物之一，水稻容易受到高温的影响，造成歉收或绝收。鉴于恶劣高温天气剧变对水稻生产的巨大影响，挖掘调控水稻耐热同时兼顾产量的优异基因资源具有重要意义。
“超级泛基因组是整合了稻属群体水平的高质量基因组序列，提供了更全面的遗传变异信息。我们利用全球水稻微核心种质资源构建的水稻超级泛基因组结合多组织转录组数据解析了一个同时控制热响应和粒长的数量性状位点（QTL），并成功克隆到一个具有一因多效性的基因TTL1。”福建省农业科学院王锋研究员说。
据了解，TTL1的功能缺失增强了水稻对热胁迫的耐受性并增大粒型提高了产量。对现有水稻种质的基因组进化分析表明，TTL1在籼稻和粳稻亚种的驯化过程中受到选择，对其他主要的耐热性调控因子和粒型基因具有加性效应，携带TTL1优异单倍型和目前克隆到的耐热基因优异单倍型组合更加耐热。
王锋说，TTL1基因的发现为改良水稻的耐热性提供了新的位点。利用TTL1基因可以开展针对高温胁迫的分子设计育种，培育出更耐热的水稻品种。这有助于解决全球气候变化带来的高温造成水稻产量和品质降低的问题。同时，TTL1基因具备高产量特征，且和其他产量主效基因具有累加效应。通过分子标记聚合这些位点可改良水稻的产量，提高农田的生产效益。
据介绍，TTL1基因同时兼顾耐热与产量特性，为水稻分子设计育种提供优异基因资源。而随着基因组编辑技术的发展，研究人员可以利用CRISPR/Cas9等工具，直接对TTL1基因进行精确的编辑和改良，加速培育出具有耐热性和高产量特征的新品种，从而应对气候变化带来的挑战，提高水稻的产量和适应性，实现更高效、可持续的水稻育种和农业生产。
